太阳能电池简介

1、太陽能電池製程簡介,1,步驟一：晶片入料檢驗,粗糙化蝕刻,磷擴散,晶邊絕緣,抗反射層,進料檢驗,金屬化網印,快速共燒,測試並分級,進行入料檢驗：TTV 、阻值、厚度等，合規者入庫，不合規者退貨或MRB審查 PL (光致激發)可當作入料檢驗工具，PL強度 / impurity跟電池效率具有正相關,正常單晶PL檢驗結果,異常單晶PL檢驗結果 (造成低Voc),步驟二：表面粗糙化去除晶片切割造成的Saw damage&降低反射率,粗糙化蝕刻,磷擴散,晶邊絕緣,抗反射層,進料檢驗,金屬化網印,快速共燒,測試並分級,Raw wafer測視圖,Raw wafer正視圖,酸蝕刻後,蝕刻後表面較暗,一般而言多

2、晶矽晶片使用酸蝕刻(HF+HNO3)，單晶矽晶片使用鹼蝕刻(KOH) 蝕刻後可降低晶片表面反射率及提高表面積，有助提升光電流,Wafer不良導致常見蝕刻異常,4,來料晶片髒污或油汙導致酸蝕刻不完全 來料晶片暗裂破片導致連續生產追撞或表面殘酸殘留,正常蝕刻後外觀 米粒大小完整,髒汙導致蝕刻異常 米粒形狀破碎,表面殘酸,生產異常破片,步驟三：形成P/N Junction在晶片表面進行n型參雜，形成P-N junction,粗糙化蝕刻,磷擴散,晶邊絕緣,抗反射層,進料檢驗,金屬化網印,快速共燒,測試並分級,Pre-deposition : 4POCl3 + 3O2 2P2O5 + 6Cl2 Cap

3、Oxidation : 2P2O5 + 5Si 4P + 5SiO2,磷擴散前 外觀較淺,磷擴散後 外觀較深,電池廠採用熱擴散方式形成p-n junction，此為關鍵製程之一 多晶片電阻為8090 ，若搭配選擇性射極(LDSE)可達110120 ,步驟四：晶邊絕緣利用化學蝕刻晶邊絕緣 ，避免正背面漏電,粗糙化蝕刻,磷擴散,晶邊絕緣,抗反射層,進料檢驗,金屬化網印,快速共燒,測試並分級,早期電池廠是採用雷射絕緣晶邊，但因效率較低已逐漸淘汰 後期電池廠均採用化學晶邊絕緣(可提升0.2%)，已成目前市場主流,雷射晶邊絕緣 (效率較低),化學晶邊絕緣 (效率較高),蝕刻後表面,步驟五：沉積抗反射層利

4、用PECVD沉積SiN薄膜，降低入射光反射率,粗糙化蝕刻,磷擴散,晶邊絕緣,抗反射層,進料檢驗,金屬化網印,快速共燒,測試並分級,利用不同SiN薄膜厚度可呈現不同外觀顏色，但以藍色系為主流 可藉由提高SiN折射率來改善太陽能模組的PID問題 (電勢誘發衰減),常見太陽能電池 藍色系(效率較高),彩色太陽能電池 (效率較低),Wafer不良導致常見CVD異常,8,Wafer髒汙或油汙：外觀異常導致CVD站點重工 CVD機台通常裝設有自動視覺檢察系統(AOI)，會挑出沉積後異常外觀，因此大部分的晶片髒污或者油污會在CVD站點挑出並重工 Wafer表面刮傷：外觀異常導致CVD站點重工,步驟六：電極網

5、印利用網版印刷(Screen Printing)形成正背面電極,粗糙化蝕刻,磷擴散,晶邊絕緣,抗反射層,進料檢驗,網印,快速共燒,測試並分級,鋁膠,銀鋁膠 : 背面Busbar,正面銀膠形成busbar和finger,網印耗材(膠料 /網版/刮刀)為太陽能電池第二大成本支出 早期電池廠發展Double printing，近期已經逐漸走向Dual printing技術,Wafer不良導致常見網印異常,Wafer尺寸偏小：導致正面網印偏移而降BIN 正常晶片尺寸為156 0.5mm，各電池廠的網印面積尺寸介於154155mm，因此wafer尺寸若偏小155.5mm，將會導致網印偏移降BIN。 Wa

6、fer暗裂：造成碎晶片黏著網版，導致網印缺陷降BIN 若晶片本身容易暗裂，網印過程會導致碎晶片黏著在網版而導致網印缺膠 Saw mark ：晶片表面高低落差導致finger結塊 電池已經走向finger細線化，因此切痕造成的finger點狀結塊將會比以往更明顯 Wafer表面穿孔(Pinhole)：網印漏膠導致正面銀膠汙染 (常見於單晶),尺寸異常導致網印偏移,暗裂導致碎晶片黏版,切痕導致finger點狀結塊,切痕導致網印擴線,步驟七：快速燒結利用高溫燒結形成形成歐姆接觸及背電場(BSF),粗糙化蝕刻,磷擴散,晶邊絕緣,抗反射層,進料檢驗,網印,快速共燒,測試並分級,利用紅外線高溫燒結方式(7

7、50800)，將導電膠料和矽晶片進行結合。 電池燒結後會形成BSF(鋁矽共晶)，有助於提升P-type wafer的效率,鋁矽共晶,Wafer厚度偏薄：燒結後cell翹曲過大會容易導致傳送破片 多晶矽太陽能電池經過燒結後會形成鋁矽共晶，因為鋁、矽晶格差異導致電池翹曲，正常燒結後的翹曲值(bowing)大約12mm 薄晶片的翹曲值會更大，單晶電池翹曲值(1.52mm)又比多晶電池(11.5mm)大 Wafer尺寸偏大導致cell燒結後邊緣脫晶 太陽能晶片出貨規格不可有邊緣脫晶，但太陽能電池出貨規格卻可允許 燒結爐所使用鍊條為金屬材質，燒結後會跟矽晶片接觸導致外觀脫晶。 Wafer尺寸偏大會導致傳

8、異偏移正常接觸點，增加邊緣脫晶比例,Wafer不良導致常見燒結異常,12,正常翹曲值,異常翹曲值,步驟八：產品分類依照外觀顏色和效率進行分BIN,粗糙化蝕刻,磷擴散,晶邊絕緣,抗反射層,進料檢驗,網印,快速共燒,測試並分級,利用視覺檢驗系統進行外觀分色：淺藍、藍、深藍、錠藍 (昱晶標準) 利用視覺檢驗系統進行外觀分類：A-grade 、B-grade等 利用太陽光模擬器區分效率：0.1%或0.2%分BIN,多晶外觀顏色,單晶外觀顏色,Wafer不良導致常見分類異常外觀：晶邊導角導致外觀降BIN,14,圓弧導角 ，需降BIN,導角斜切 ，不降BIN但需重測而影響產能,Wafer不良導致常見分類異

9、常外觀：尺寸不均導致降BIN或重測,15,離邊1mm,離邊0.60.7mm,Wafer尺寸異常會導致離邊距離超規，輕微者可重測回A-grade (影響tester產能)，嚴重者必須降BIN,Wafer不良導致常見分類異常電性：Crack導致hot spot降BIN,晶片本身的暗裂除了會造成生產過程中破片率偏高，還會造成A-grade產品的暗裂片偏高，進而導致模組端異常。,Micro crack導致hot spot Cell廠必需電性降BIN,模組端造成玻璃和back sheet燒毀,EL可檢測出cell暗裂,IR可檢測出cell熱點,Temp100,Wafer不良導致常見分類異常電性：Grai

10、n Boundary造成低效電池片,17,Wafer含過多的金屬雜質(Fe, Ti.)導致Voc開路電壓偏低和Irev逆向電流值偏高,Wafer不良導致常見分類異常電性：SiC導致hot spot降BIN,Wafer裡面的SiC若沒有切除乾淨，在cell端會造成 Rsh (並聯電阻)偏低和Irev (逆向電流)偏高導致hot spot疑慮必需降BIN cell正面外觀會有小白點,利用EDS偵測到C元素,cell正背面均可以看到小白點,Wafer不良導致常見分類異常電性：邊角料導致效率偏低,19,Ingot的B區和C區通常會含有較多雜質，因此若切除部分太少導致carrier lifetime偏低，會導致電池片效率偏低，通常Voc / Isc / Rs會呈現下降趨勢,Wafer不良導致常見電池異常電性：LID導致效率衰退,20,Test condition：60